基于铺覆模拟的复合材料螺旋桨叶片分区域铺层优化

作者：李雪芹; 郭双喜; 陈科

来源：宇航材料工艺, 2022, 52(01): 45-51.

• 铺层优化
• 螺旋桨叶片
• 复合材料
• 铺覆模拟
• 有限元分析

为了提高复合材料螺旋桨叶片的结构刚度，分区域优化设计了叶片复合材料结构的铺层角度。根据螺旋桨叶片的厚度和载荷条件，将其划分为4个区域。铺层优化以0°、45°、90°及-45°四个方向的铺覆在各个区域的模拟结果为基础。与初始的铺层方案[0/45/0/-45]sn相比，优化后叶片的铺层方案能使铺层的主方向接近叶片各截面中心点的连线。优化后螺旋桨叶片的1阶和3阶频率提高超过了25%,2阶频率提高超过了5%；表面均布载荷下叶片变形减小了50%，热载荷下叶片变形减小了约25%；优化达到了提高叶片结构刚度的预期效果。分区域优化的方法既利用了复合材料的可设计性又提高了优化效率，适用于复杂复合材料结构的铺层优化。

• 单位
  中国航空制造技术研究院